Blockchain & Qualität17 | 01 | 20

Was hat eine Blockchain mit Qualitätsmanagement zu tun? Wer sich mit Kryptowährungen beschäftigt, dem ist der Begriff Blockchain bekannt. Bitcoin, Etherium & Co. arbeiten mithilfe der Blockchain Technologie. Doch Kryptowährungen sind nicht das einzige Anwendungsgebiet.

Die Blockchain kann überall dort eingesetzt werden, wo Echtheit und Sicherheit von Daten eine kritische Rolle spielen. Dies ist i.d.R. bei jeglichen Transaktionen der Fall, wie z.B. der Kauf einer Anlage oder von Finanzprodukten. Als Käufer einer Anlage fordern wir Nachweise über die Herkunft von einzelnen Komponenten durch Werksbescheinigungen und Zertifikate. Und doch werden jährlich Millionen gefälschte elektronische Komponenten, sog. counterfeight parts in den Umlauf gebracht. Auch andere Branchen haben mit Fälschungen zu kämpfen. Lesen Sie hier, wie die Blockchain Technologie als Instrument der Qualitätssicherung der Zukunft eingesetzt werden kann.

Blockchain

Technologie

Die Blockchain ist eine Verkettung von Datenblöcken, welche verschiedene Informationen enthalten. Jeder Datenblock ist mit einem Vorgänger und einem Nachfolger verkettet. Die Verkettung entsteht durch einen Code (Hash), der die beiden Blöcke untrennbar miteinander verbindet. Dieser Code wird nach einem komplexen Algorithmus aus allen vorangegangenen Blöcken berechnet. Es ist also nicht möglich Inhalte eines Blocks zu verändern, da alle nachfolgenden Codes dann nicht mehr konsistent sind. Sicher wird das Konzept dadurch, dass eine Blockchain nicht nur einmal existiert, sondern in jedem Knoten des Netzwerks abgelegt ist. Dies ermöglicht ein sofortiges Aufdecken im Fall eines Manipulationsversuchs.

Eine Blockchain kann öffentich (z.B. Bitcoin) oder privat sein (z.B. Ripple). In öffentlichen Blockchains kann jeder Nutzer neue Blöcke bilden. Dazu muss ein Proof-of Work berechnet werden, was in der Bitcoin-Welt als Mining bezeichnet wird. Der Proof-of-Work ist in diesem Fall eine komplexe Rechenaufgabe, die als Ergebnis den Hashcode liefert, der verschiedene Bedingungen erfüllt und den neuen Block mit allen anderen untrennbar verbindet. Diese Berechnung erfordert eine hohe Rechenleistung, was zu dem enormen Stromverbrauch beim Bitcoin Mining führt. Neben dem Proof-of-Work existieren weitere Möglichkeiten der Blockbildung, die weniger Ressourcen verbrauchen.

Dezentrale Speicherung

Sicher wird die Blockchain durch die dezentrale Speicherung in sog. Knoten. Jeder Knoten hat die gesamte Blockchain auf Servern gespeichert. Die Bitcoin Blockchain hatte im Mai 2019 eine Größe von ca. 240GB. In der Blockchain bleiben alle bisherigen Transaktionen gespeichert und sind abrufbar. Da das Bitcoin Netzwerk aus mehreren tausend Knoten besteht ist eine Manipulation nahezu ausgeschlossen. Dazu müssten alle Bockchains auf jedem Knoten manipuliert werden.

Vorteile

Da es sich bei Blockchain Transaktionen um Peer-to-Peer Verbindungen handelt, fällt eine zentrale Vermittlungsinstanz weg. Die Transaktionen werden zwischen zwei Clients im Netzwerk durchgeführt und manipulationssicher dokumentiert. Eine nachträgliche Modifikation ist technisch quasi unmöglich. Die Blockchain kann also überall dort eingesetzt werden, wo Transaktionen sicher dokumentiert werden müssen und mehrere Parteien beteiligt sind.

Einsatz von Blockchain im Supply Chain Management

Die Supply Chain (Lieferkette) gleicht heutzutage vielmehr einem komplexen Liefernetzwerk, als einer linearen Wertschöpfungskette. Unternehmen sind global in diesem Wertschöpfungsnetzwerk verbunden.

Jedes Unternehmen in der Supply Chain hat den Anspruch, dass die Zukaufteile original sind und gemäß den Qualitätsanforderungen produziert, getestet und gelagert werden. Da globale Lieferketten heutzutage derart komplex sind, dass selbst große OEMs vor einer Herausforderung stehen, diese bis in die n-te Lieferantenstufe zu überwachen, steigt auch das Risiko für die Verbreitung gefälschter oder qualitativ minderwertiger Produkte.

Aktuell wird die Authentizität von Produkten durch Zertifikate bescheinigt. Dennoch bleibt eine Restunsicherheit, insbesondere in den frühen Instanzen einer Supply Chain. Jede Instanz der Supply Chain hat verschiedene Informationen über das Produkt und den Entstehungsprozess, doch es gibt keine zentrale Sammelstelle für all diese Informationen. Die OEMs haben meist nur in den ersten Lieferantenstufen einen transparenten Blick auf die Supply Chain. Regelmäßige Audits erfolgen i.d.R. nicht in frühen Stufen der Lieferkette. Die Supply Chain ist also wie ein Tunnel, der immer dunkler wird, je tiefer man hineingeht.

Rückverfolgbarkeit

Eine lückenlose Dokumentation der Supply Chain ist in bestimmten Branchen gefordert. In der Automobilindustrie (IATF16949), der Luftfahrt (ISO9100), sowie in der Lebenmittelindustrie (ISO22000) muss die sog. Rückverfolgbarkeit (Traceability) von Produkten gegeben sein.

Die Rückverfolgbarkeit ermöglicht Rückrufaktionen, wenn z.B. eine schlechte Charge Lebensmittel entdeckt wurde. Die Chargen werden vom Erzeuger durch lückenlose Dokumentation bis in das Supermarktregal zurückverfolgt und können im Fall eines Qualitätsmangels sicher aus dem Handel gezogen werden, um gesundheitliche Folgen zu vermeiden. Die Rückverfolgbarkeit ist ein zentraler Aspekt des Qualitätsmanagements der o.g. Industrien.

Auch die Elektronikindustrie hat mit gefälschten Baugruppen zu kämpfen. In Dritt-Welt-Ländern wird Elektroschrott gesammelt und elektronische Komponenten werden demontiert. Elektrische Bauteile werden per Hand ausgelötet und wieder in den Markt gebracht. Man spricht bei diesen Teilen von counterfeit parts. Oftmals geht dies mit einer Fälschung der Dokumentation einher.

Quality Blockchain in der Lieferkette

Die Blockchain Technologie ist aufgrund der lückenlosen und manipulationsresistenten Eigenschaften für die Vertrauensbildung in der Lieferkette geeignet. Jede Instanz entlang der Supply Chain dokumentiert Charge, Produktionsdatum, evt. auch Prüfergebnisse in einem Block. Die einzelnen Blöcke werden untrennbar miteinander verknüpft und alle Daten seit Beginn der Supply Chain bleiben dokumentiert und abrufbar. Eine nachträgliche Änderung der Dokumentation ist somit ausgeschlossen.

IoT (Internet of Things)

Durch das Internet der Dinge ist eine automatische Aufzeichnung von Daten in die Blockchain realisierbar. Die Dokumentation einer Kühlkette ist eine denkbare Anwendung für die Blockchain in der Logistik. Durch smarte Sensoren, die mit dem IoT kommunizieren, können Messdaten aufgezeichnet und in der Blockchain sicher gespeichert werden. Die Blockchain stellt somit die Transparenz der Kühlung in der Lieferkette sicher. Analog zu diesem Beispiel existieren viele weitere Anwendungsfälle, die die Speicherung von Prozess- und Produktdaten erfordern.

Zudem können durch sog. Ledger innerhalb der Blöcke Informationen zugriffsgesteuert werden. Ein LkW Fahrer kann z.B. nur auf solche Informationen der Blockchain zugreifen, die für ihn relevant sind, wie z.B. ob die Kühlkette bisher eingehalten wurde. Informationen, die alle Instanzen des Liefernetzwerks benötigen, können durch die Blockchain geteilt werden.

Die Anbindung der Blockchain an das IoT setzt eine durchgehende Digitalisierung der Lieferkette voraus. Da dies mit erheblichen Investitionen verbunden ist, ist so bald nicht mit einer flächendendeckenden Anwendung der Blockchain in der Lieferkette zu rechnen. Allerdings gibt es bereits Blockchain Produkte von verschiedenen Firmen, z.B. Food Trust von IBM.

Chancen

Die Blockchain Technologie bietet eine Reihe von Chancen im Qualitätsmanagement der Lieferkette. Neben der Sicherstellung der Rückführbarkeit ist insbesondere die Effizienzsteigerung hervorzuheben. Auch wenn viele Unternehmen über elektronischen Datenaustausch (EDI) miteinander verknüpft sind, stellt die manuelle Abstimmung zwischen Unternehmen via E-Mail, Telefon usw. dennoch einen gewaltigen Kostenblock dar. Die Chancen der Blockchain sind insbesondere die

  • Reduktion von Transaktionszeiten
  • Sicherstellung der Transparenz in Echtzeit
  • Risikoreduktion
  • Kosteneinsparung
  • Möglichkeit für neue Geschäftsmodelle

Die dezentrale Vernetzung von Unternehmensprozessen und die Transparenz der Blockchain ist eine Chance für das Qualitätsmanagement der Zukunft.

 

Dieser Beitrag ist auch auf https://www.q-future.de/blog/blockchain-quality erschienen.

Quellen:

  • Prof. Dr. Prinz, W., & Prof. Dr. Rose, T. (2018). Blockchain. Verlässliche Transaktionen. In Neugebauer, R. (Hrsg.), Digitalisierung. Schlüsseltechnologien für Wirtschaft und Gesellschaft (S.311-319).München: Springer Verlag.
  • IBM: https://www.ibm.com/de-de/blockchain (abgerufen am 19.12.2019)

Über den Autor:

Hartmut Winkler ist seit 2016 selbstständiger Unternehmensberater bei Q-Future mit den Schwerpunkten Qualitätsmanagement, Prozessoptimierung und Digitalisierung. Nach seinem Studium der Mechatronik arbeitete er über 10 Jahre im QM der Automobilindustrie und der Luft- und Raumfahrt. Seit 2014 ist er in der akademischen Lehre tätig. Er ist DGQ-Trainer für statistische Fähigkeitsnachweise und Prozessregelung. Seit 2018 ist er Mitglied im Team der DGQ-Regionalkreisleitung Frankfurt am Main.

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